0、引言
    隨著煤礦高產(chǎn)高效工作面的發(fā)展，大運(yùn)量、長(zhǎng)運(yùn)程、高帶速膠帶機(jī)越來(lái)越多地被設(shè)計(jì)、制造并投人運(yùn)行。大型機(jī)種的使用，使膠帶機(jī)存在的沖擊載荷大、成本高、壽命短、驅(qū)動(dòng)電機(jī)出力不均勻而導(dǎo)致燒毀電機(jī)等問(wèn)題更加尖銳地暴露出來(lái)。為此，國(guó)內(nèi)外都對(duì)膠帶機(jī)的軟啟動(dòng)及功率平衡技術(shù)進(jìn)行了研究探討。目前國(guó)內(nèi)主要采用的變頻調(diào)壓調(diào)速裝置及不可調(diào)液力耦合器等，前者設(shè)備維修難度大，后者體積大，故各廠家都在尋求新型產(chǎn)品。國(guó)外產(chǎn)品主要有美國(guó)DODGE公司的CST可控驅(qū)動(dòng)裝置、德國(guó)VOITH公司的調(diào)速型液力耦合器、英國(guó)的開(kāi)關(guān)式磁阻控制器等。我周目前主要使用調(diào)速型液力耦合器和可控硅軟啟動(dòng)。實(shí)踐表明：調(diào)速型液力耦合器不能在低速段提供穩(wěn)定平衡的加速度，而且控制特性也不準(zhǔn)確，輔助設(shè)備多，控制過(guò)程滯后、方法復(fù)雜，維護(hù)不便；可控硅軟啟動(dòng)受到隔離和散熱等因素的制約，容量不能太大，并容易引起電機(jī)附加的軸向振動(dòng)。運(yùn)用CST可控裝置實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，不僅能對(duì)膠帶輸送機(jī)進(jìn)行充分的優(yōu)化控制，如加減速、驗(yàn)帶、過(guò)載、功率平衡、運(yùn)行調(diào)節(jié)等，而且可靠性高，有較強(qiáng)的適應(yīng)性和組網(wǎng)能力，可方便靈活地和膠帶機(jī)控制系統(tǒng)配套使用，因此如經(jīng)濟(jì)條件允許，可采用DODGE公司的CST可控驅(qū)動(dòng)裝置。
1、CST裝置簡(jiǎn)介
    CST（可控啟動(dòng)傳輸裝置）是一個(gè)由多級(jí)齒輪減速器加上濕式離合器及液壓控制部分組成的系統(tǒng)，是專門為平滑啟動(dòng)運(yùn)送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長(zhǎng)距離運(yùn)輸機(jī)而設(shè)計(jì)的。CST的輸出扭矩是由液壓控制系統(tǒng)控制的，可隨著離合器上所加的液壓壓力而變化。CST是集減速、離合、調(diào)速、液控、電控、冷卻、運(yùn)行監(jiān)測(cè)及裝置自診斷為一體的高科技產(chǎn)品，由主體部分、液壓驅(qū)動(dòng)器、冷卻系統(tǒng)、電控器及傳感器等部分組成。其主體結(jié)構(gòu)主要包括輸入、輸出和盤組件3部分。液壓驅(qū)動(dòng)器一般由機(jī)械驅(qū)動(dòng)液壓泵和壓力控制閥組成，用來(lái)控制盤組件的液壓力。電控器用來(lái)控制CST按設(shè)定的流程運(yùn)行，監(jiān)測(cè)運(yùn)行全過(guò)程，并和其他系統(tǒng)組網(wǎng)。冷卻系統(tǒng)用于消除盤組件動(dòng)、靜片之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量。傳感器則為電控器提供檢測(cè)信號(hào)，以便監(jiān)測(cè)CST運(yùn)行全過(guò)程，主要包括油箱溫度、冷卻液流量和壓力、潤(rùn)滑壓力、盤組件液壓、輸入和輸出轉(zhuǎn)速等。
    CST對(duì)負(fù)載的啟動(dòng)調(diào)速。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，CST通過(guò)輸入部分帶動(dòng)輸出部分的太陽(yáng)齒輪，太陽(yáng)齒輪帶動(dòng)行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。因盤組件上無(wú)液壓力，環(huán)齒輪自由旋轉(zhuǎn)，而行星輪支座不旋轉(zhuǎn)，即輸出軸不轉(zhuǎn)，沒(méi)有轉(zhuǎn)矩輸出，驅(qū)動(dòng)電機(jī)空載啟動(dòng)。電機(jī)完成啟動(dòng)過(guò)程達(dá)到穩(wěn)定工作區(qū)后，通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)器按設(shè)定要求調(diào)節(jié)盤組件的液壓力，環(huán)齒輪旋轉(zhuǎn)受阻，行星齒輪則開(kāi)始在環(huán)齒上滾動(dòng)，當(dāng)行星支座上有足夠的轉(zhuǎn)矩克服負(fù)載的阻力時(shí)，輸出軸帶動(dòng)負(fù)載按照設(shè)定的加速度特性加速，達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時(shí)，環(huán)齒輪停轉(zhuǎn)，可控啟動(dòng)完成。
2、CST控制與傳統(tǒng)軟啟動(dòng)的比較
    ①CST的主要特點(diǎn)是能夠在啟動(dòng)、加速及停車過(guò)程中平滑地控制皮帶速度，避免瞬時(shí)張力變化對(duì)皮帶機(jī)系統(tǒng)的沖擊和破壞。大同煤礦集團(tuán)公司塔山主井3 500 m系統(tǒng)中使用的3臺(tái)1950kV CST，每一臺(tái)的啟動(dòng)過(guò)程都是曲線啟動(dòng)，這就確保了皮帶機(jī)在啟動(dòng)開(kāi)始各設(shè)備都處于低速、低啟動(dòng)力矩狀態(tài)，降低了各種應(yīng)力沖擊。而傳統(tǒng)使用的液力耦合器軟啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間很短而無(wú)法控制，在啟動(dòng)初期皮帶機(jī)受到的應(yīng)力的變化相當(dāng)大，有可能損壞膠帶或其他部件。同樣，在減速過(guò)程中也可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)曲線減速。
    ②在大同煤礦集團(tuán)公司塔山礦主井3臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，通過(guò)控制器內(nèi)部的功率閉環(huán)實(shí)現(xiàn)3臺(tái)CST之間的功率平衡。當(dāng)某臺(tái)CST出現(xiàn)打滑時(shí)，通過(guò)功率平衡控制系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)其他CST離合器的壓力進(jìn)行控制，以此閉環(huán)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)驅(qū)動(dòng)速度的一致。這在傳統(tǒng)軟啟‘動(dòng)中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
    ③普通液力耦合器多臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置啟動(dòng)時(shí)，幾臺(tái)主電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，啟動(dòng)電流相當(dāng)大，對(duì)電網(wǎng)的要求相當(dāng)高。即使是可控硅調(diào)速軟啟動(dòng)，它也只能根據(jù)啟動(dòng)負(fù)載選擇主電機(jī)，主電機(jī)選用功率大，電網(wǎng)負(fù)荷也很大，并且一般也實(shí)現(xiàn)不了多臺(tái)電機(jī)按要求順序啟動(dòng)。如選用CST控制，首先在主電機(jī)的選用上只需根據(jù)運(yùn)行負(fù)荷選用主電機(jī)就可以了，這在成本控制上空間就很大；另外，它的空載啟動(dòng)特性可以有效地減小系統(tǒng)的啟動(dòng)電流，縮短啟動(dòng)時(shí)間，減小對(duì)電網(wǎng)的沖擊。就塔山主井皮帶主電機(jī)的選用而言，3xl600kW、10 kV，啟動(dòng)電流只有35A，啟動(dòng)時(shí)間60s，CST效率可達(dá)98%，并且是3臺(tái)依次啟動(dòng)，所以對(duì)上級(jí)電網(wǎng)的要求較低。
3、CST和膠帶機(jī)控制系統(tǒng)的配套使用
    目前國(guó)內(nèi)煤礦采用CST的膠帶機(jī)，其控制系統(tǒng)可以選用天津貝克公司的集中控制系統(tǒng)，其最主要的優(yōu)點(diǎn)是可以現(xiàn)場(chǎng)編程，該系統(tǒng)是礦用本質(zhì)安全型設(shè)備，核心為現(xiàn)在較為流行的工業(yè)計(jì)算機(jī)，主要由控制器、電源箱和接口電路以及沿線急停和智能設(shè)備組成�？刂破魇窍到y(tǒng)的主要部件，負(fù)責(zé)處理系統(tǒng)的所有故障任務(wù)和各種輸入輸出功能，由CPU模塊、LINIE模塊、語(yǔ)音模塊等組成，接口較為完善，串口和RS232、以太網(wǎng)接口等為地面監(jiān)控和管理提供方便。LINIE模塊用來(lái)負(fù)責(zé)各控制器的通訊。語(yǔ)音模塊負(fù)責(zé)全線的通話和預(yù)警。接口箱主要負(fù)責(zé)各種模擬和數(shù)字信號(hào)的采集以及接點(diǎn)和開(kāi)關(guān)量的輸入輸出，其中包括皮帶各種保護(hù)傳感器和CST各種信號(hào)的協(xié)助處理。輸出部分受CPU模塊的控制，CST所需各種控制輸入信號(hào)包括啟車停車以及故障信號(hào)等都由它來(lái)完成。系統(tǒng)配以真空磁力啟動(dòng)器（或高低壓控制柜）、各種保護(hù)傳感器、執(zhí)行器、信號(hào)聯(lián)絡(luò)和語(yǔ)音通信裝置，構(gòu)成具有控制、保護(hù)、通信、信號(hào)傳輸綜合功能的控制系統(tǒng)，功能齊全，控制可靠，得到了廣泛的應(yīng)用。為了達(dá)到最佳控制效果，CST和貝克控制系統(tǒng)配套使用時(shí)，采取發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)又合理有機(jī)配合的原則，即加速度、驗(yàn)帶、過(guò)載、功率平衡、運(yùn)行調(diào)節(jié)等控制功能以及相關(guān)的傳感器監(jiān)測(cè)信號(hào)由CST完成，而控制主電機(jī)啟停、保護(hù)、通信、信號(hào)、組網(wǎng)等功能則由貝克完成。所有的控制操作命令均在貝克控制臺(tái)上進(jìn)行，CST和貝克之間的聯(lián)系信號(hào)盡可能合理有效。
4、應(yīng)用大型CST的問(wèn)題
    至今國(guó)內(nèi)還沒(méi)有生產(chǎn)大型CST的能力，購(gòu)置國(guó)外產(chǎn)品投資很大；為了保證不影響生產(chǎn)，須超量?jī)?chǔ)備零部件甚至整機(jī)，又需要30%~50%的投資；另外，有些故障的判斷和處理須聘請(qǐng)外方技術(shù)人員指導(dǎo)，有些損壞的零件也得到境外修復(fù)，增加了維護(hù)成本。因此，推廣應(yīng)用大型CST可控裝置主要問(wèn)題是經(jīng)濟(jì)投資問(wèn)題。目前還沒(méi)有進(jìn)行CST和其他方式的綜合經(jīng)濟(jì)效益的詳細(xì)和準(zhǔn)確的比較分析，有待進(jìn)一步研究。
5、結(jié)語(yǔ)
   CST可控驅(qū)動(dòng)裝置和膠帶機(jī)控制系統(tǒng)配套使用能大大改善膠帶機(jī)的技術(shù)性能，延長(zhǎng)膠帶機(jī)使用壽命，減少維護(hù)費(fèi)用，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。